Paano Tumutugon ang Standard Breaker sa Electrical Fault?

Pagsasagawa ng Circuit Breaker para sa Proteksyon sa Fault

Ang standard na circuit breaker ay isang mahalagang disenyo ng seguridad na nakatutok upang pagputulin ang elektrikal na kuryente sa panahon ng mga fault tulad ng overloads o short circuits, na nagbabawas ng pinsala sa sistema ng elektriko, sobrang init ng mga wire, at panganib ng apoy. Ang kanyang protektibong aksyon ay nagpapatunay ng seguridad at reliabilidad ng kuryente.

Proteksyon sa Short Circuit

• Ano ang Nangyayari: Nagaganap ang short circuit kapag ang isang mababang-resistance na ruta (halimbawa, direktang pakikipag-ugnayan sa live at neutral wires) lumilikha ng biglaang pagtaas ng kuryente na lubhang lumampas sa rating ng kuryente.

• Tugon ng Breaker: Nakakadetect ang breaker ng instantaneong spike sa kuryente at agad na nagtrip (sa loob ng milisegundo), pagputol ng daloy upang:

• Iwasan ang labis na pag-init na maaaring magdulot ng pinsala sa mga komponente.

• Bawasan ang panganib ng apoy o elektrikal na arcs.

Proteksyon sa Overload

• Ano ang Nangyayari: Nagaganap ang overload kapag ang kabuuang kuryente na inilalabas ng mga konektadong aparato (halimbawa, maraming appliances o high-power equipment) lumampas sa ligtas na kapasidad ng kuryente sa huling pagkakataon.

• Tugon ng Breaker:

• Iwasan ang sobrang init ng wiring at pagkasira ng insulasyon.

• Iwasan ang potensyal na panganib ng apoy dahil sa matagal na overcurrent.

• Nakakadetect ang panloob na thermal mechanism ng breaker ng sustinadong excess current.

• Kapag patuloy ang kuryente, ang heating element ng breaker ay naginit, nagdudulot ng bi-metallic strip na unti-unting sumusunod.

• Kapag sapat na ang pagbend ng strip, ang breaker ay nagtrip, pagputol ng kuryente upang:

Paano Gumagana ang Standard na Circuit Breaker Sa Panahon ng Electric Faults?

Ang tipikal na standard na circuit breaker ay hindi makakadetect ng ground faults o ang kakulangan ng neutral wire. Sa halip, ito lamang nagbibigay ng proteksyon laban sa short circuits at overloads. Ito ang dahilan kung bakit nangangailangan ang National Electrical Code (NEC) ng paggamit ng Ground Fault Circuit Interrupter (GFCI) breakers upang masiguro ang tamang proteksyon para sa mga aparato at personal.

Sa ibaba ay mga halimbawa ng kuryente na nagpapakita kung paano gumagana ang standard na breaker sa normal at fault conditions:

Normal Condition

Sa diagrama sa ibaba, ang lighting circuit ay kontrolado at pinoprotektahan ng 15-amp breaker, na may 120V galing sa 120V/240V main panel.

Dahil walang fault sa kuryente, lahat ng komponente ay gumagana nang normal, at ang ilaw ay lumiliwanag tulad ng inilaan.

Short Circuit / Overload Condition

Ngayon, isipin natin ang isang scenario kung saan nagaganap ang short circuit o overload—halimbawa, kung ang hot wire ay dumating sa metallic housing ng isang aparato (tulad ng bulb holder). Sa kasong ito, ang fault current ay nilikha, bumabalik sa power source sa pamamagitan ng ground wire. Ang ground wire ay konektado sa neutral wire sa main panel, lumilikha ng mababang-resistance na ruta na kompleto ang kuryente.

Dahil sa napakalow resistance ng ground wire, ang malaking kuryente (hanggang 600 amps) ay bumabalik sa kuryente sa panahon ng fault, lumilikha ng malubhang overload. Ang panloob na mekanismo ng breaker ay agad na nakakadetect ng labis na kuryente at nag-trigger ng trip action. Ang 15-amp breaker ay mabilis na nag-disconnect ng kuryente mula sa pangunahing power supply, nagbibigay ng seguridad sa mga electrical device at personal mula sa potensyal na panganib tulad ng sobrang init, arcing, o electric shock.

Fault Detection at Tripping

Tulad ng ipinapakita sa diagrama sa ibaba, ang 15-amp breaker ay agad na nagtrip sa pagdetect ng fault current na lumampas sa kanyang rated capacity. Ang aksyon na ito ay nag-disconnect ng kuryente mula sa pangunahing power supply, nagbibigay ng malakas na proteksyon laban sa overloads at short circuits.

Standard Breakers at Ground Faults

Tulad ng naipaliwanag, ang standard na circuit breakers ay hindi nagbibigay ng proteksyon laban sa ground faults—sitwasyon kung saan ang kuryente ay lumiliko sa hindi inilaang daan at lumiliko sa ground—o broken neutral conditions, parehong naglalagay ng malaking panganib sa seguridad. Sa mga sitwasyong ito:

• Ground Fault: Ang kuryente ay lumiliko sa hindi inilaang daan ng kuryente at lumiliko sa ground (halimbawa, sa pamamagitan ng tao o faulty appliance), lumilikha ng mapanganib na panganib ng shock.

• Broken Neutral: Ang disconnected na neutral wire ay maaaring magresulta sa voltage imbalances, pumipilit ang kuryente na hanapin ang alternative na mga ruta (halimbawa, sa pamamagitan ng equipment casings o ground wires), na maaaring magresulta sa sobrang init o electric shock.

Sa parehong mga kaso, ang fault current ay maaaring kumpleto ang kuryente sa pamamagitan ng hindi inilaang mga ruta, nag-ooveride sa standard na breaker overload/short circuit protection mechanism. Dahil dito, ang mga espesyal na aparato tulad ng Ground Fault Circuit Interrupters (GFCIs) o Arc Fault Circuit Interrupters (AFCIs) ay kinakailangan para sa mga partikular na panganib.

Ito ay maaaring humantong sa kuryente na lumiliko sa hindi inilaang mga ruta, kasama ang neutral at ground conductors. Bukod dito, anumang exposed metal components sa kuryente ay maaaring maging energized, maaaring magdala ng mapanganib na voltages ng 72V o 120V—lumilikha ng malaking panganib ng electric shock o apoy.

Upang tugunan ang isyu na ito, dapat gamitin ang GFCI breaker sa halip ng standard na breaker upang masigurong ligtas sa panahon ng ground faults.